Submitted by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-06-13T18:32:25Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO Rodrigo Martins dos Santos.pdf: 3380670 bytes, checksum: 391aed0a5b8c741ac2f3226db24c5048 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-13T18:32:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO Rodrigo Martins dos Santos.pdf: 3380670 bytes, checksum: 391aed0a5b8c741ac2f3226db24c5048 (MD5) Previous issue date: 2016-06-20 / Este trabalho visou à caracterização geológica, hidrogeológica, hidrogeoquímica e evolução temporal dos aquíferos presentes no município de Recife-Pernambuco-Brasil. Essas caracterizações foram possíveis através dos levantamentos e estudos dos dados hidroquímicos das águas (análises físico – química) e das informações geológicas e hidrogeológicas obtidas através dos perfis construtivos e litológicos dos poços cadastrados na região estudada. Para complementação das análises com informações ausentes a cerca dos ânions: bicarbonato, carbonato e hidróxido, o complemento se deu por meio de cálculos que utilizou fórmula de LOGAN (1969) e os parâmetros de alcalinidade e pH. Ainda na complementação dos dados, os sólidos totais dissolvidos (STD) ausentes em algumas análises foram estimados a parti de dois fatores: 0,53 e 0,71 ambos os valores encontrados através da equação da reta, oriundas da correlação linear entre o STD e a condutividade elétrica (CE) já existente nas análises. De acordo com as filtragens e o tratamento dos dados foi possível estudar as águas dos aquíferos, Beberibe, Cabo e Boa Viagem e possivelmente Itamaracá. Essa pesquisa vem a ser relevante, pois contribui com mais informações necessária ao melhor planejamento da gestão de nossos recursos hídricos subterrâneos, no que diz respeito às informações sobre a qualidade da água, sua composição química e interpretação mais apurada sobre os diferentes aquíferos que essas águas estão sendo explotadas, pois muitos são descritos de forma duvidosa, é o caso, por exemplo, de alguns perfis litológicos dos poços selecionados neste trabalho os quais descritos como Aquífero Beberibe e que suas características de composição química levam a uma hipótese de pertencerem ao Aquífero Itamaracá. / This study aimed to characterize geological, hydrogeological, hydrogeochemical and temporal evolution of aquifers present in the city of Recife, Pernambuco, Brazil. These characterizations were made possible through the surveys and studies of hydrochemical data of water (physical – chemical analysis) and the geological and hydrogeological information obtained through constructive and lithological profiles of registered wells in the study area. To complement the analysis with missing information about the anions: bicarbonate, carbonate and hydroxide, the complement was through calculations that used formula LOGAN (1969) and the parameters of alkalinity and pH. Still complementing the data, total dissolved solids (TDS) absent in some analysis were estimated left two factors: 0.53 and 0.71 both values found by the equation of the line, derived from the linear correlation between TDS and the electrical conductivity (EC) in the existing analyzes. According to the filtering and processing of the data was possible to study the waters of aquifers, Itamaraca, Beberibe, Cabo and Boa Viagem. This research is to be relevant, it contributes with more information needed to better planning of the management of our groundwater resources, with regard to information on water quality, chemical composition and more accurate interpretation of the different aquifers that such waters are being exploited, as many are described doubtfully is the case, for example, certain lithologic profiles of wells selected for this study which reported as Beberibe Aquifer and its chemical composition characteristics lead to a hypothesis belonging to the Itamaracá Aquifer.

Orientador: Antonio Claudio de França Correa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T08:12:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sugahara_LuizAlbertoNozaki_M.pdf: 7796096 bytes, checksum: 2887a514c5b7f86e70b747f8a6a9bd74 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: A análise automatizada de teses de bombeamento em poços de água subterrânea, objetivando a determinação de parâmetros que caracterizam os aqüíferos, é descrita neste trabalho. Para tal, desenvolveu-se um programa computacional, em ambiente operacional Windows, aplicável a dados de testes de bombeamento. O programa admite 3 tipos de modelos matemáticos para representação do comportamento hidráulico dos aqüíferos: a) aqüífero confinado (modelo de Theis) b) aqüífero drenante (modelo de Hantush) c) aqüífero freático ou livre (modelo de Boulton). A análise dos dados de testes, utilizando apropriadamente os modelos citados, permite a determinação de parâmetros do sistema tais como transmissividade, coeficiente de armazenamento, coeficiente de drenagem e índice de retardo. O programa admite a análise de dados de testes de bombeamento, com uma ou mais vazões, e de testes de recuperação. No caso de múltiplas vazões, utiliza-se um procedimento de de-superposição para geração de dados equivalentes ao bombeamento com a vazão inicial, de tal modo que tais dados possam ser utilizados para um estimativa inicial dos parâmetros do aqüífero. Tal estimativa é necessária na regressão automatizada dos dados do teste. A solução dos sistemas de equações diferenciais representativas dos aqüíferos, é obtida no campo de Laplace, com posterior inversão numérica da solução transformada pelo método de Stehfest. O processo de análise é baseado em regressão não linear dos parâmetros dos modelos, ajustando-se uma função representativa de um modelo de aqüífero e um dado tipo de teste, aos dados de campo. A regressão não linear baseou-se no princípio dos mínimos quadrados, utilizando os métodos de minimização de Gauss-Newton e Levenberg-Marquardt / Abstract: This work describes an automated procedure for analysis of pumping test data performed in groundwater wells. A computer software was developed to be used under the Windows operational system. The software allows the choice of 3 mathematical models for representing the aquifer behavior, which are: a) Confined aquifer (Theis model) b) Leaky aquifer (Hantush model) c) Unconfined aquifer (Boulton model). The analysis of pumping test data, using the proper aquifer model, allows for the determination of the model parameters such as transmissivity, storage coeficient, leakage coeficient and delay index. The computer program can be used for the analysis of data obtained from both pumping tests, with one or more pumping rates, and recovery tests. In the multiple rate case, a desuperposition procedure has been implemented in order to obtain the equivalent aquifer response for the first flow rate, which is used in obtaining an initial estimate of the model parameters. Such initial estimate is required in the non-linear regression analysis method. The solutions to the partial diferent.ial equations describing the aquifer behavior were obtained in Laplace space, followed by numerical inversion of the transformed solutions using the Stehfest algorithm. The data analysis procedure is based on a non-linear regression method by matching the field data to the theoretical response of a selected aquifer model, for a given type of test. A least squared regression analysis method was implemented using either Gauss-Newton or Levenberg-Marquardt procedures for minimization of a objective function. The computer software can also be applied to multiple rate test data in order to determine the non-linear wellloss coefficient, allowing for the computation of the well inflow performance curve / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A Chapada do Apodi, localizada na divisa dos Estados do Cearà e Rio Grande do Norte, à uma regiÃo propÃcia para agricultura irrigada de frutas tropicais devido à disponibilidade de terrenos constituÃdos por cambissolos, formados pela decomposiÃÃo de calcÃrios. A principal fonte de Ãgua para irrigaÃÃo à subterrÃnea, proveniente dos AqÃÃferos AÃu e JandaÃra, sendo este Ãltimo o aqÃÃfero livre e o mais explorado. Neste trabalho, foi estudada a qualidade das Ãguas subterrÃneas na Chapada do Apodi, armazenadas no aqÃÃfero JandaÃra atravÃs medidas hidroquÃmicas e de Ãndices de SaturaÃÃo de Calcita e de Dolomita. Foram coletadas 120 amostras, 60 no perÃodo seco e 60 no perÃodo chuvoso. Com a hidroquÃmica e os Ãndices de saturaÃÃo de calcita e de dolomita foi possÃvel observar que, embora parte dos municÃpios de Alto Santo, Limoeiro do Norte, Quixerà e Tabuleiro do Norte estejam geologicamente em Ãreas do CalcÃrio JandaÃra, eles apresentam diferentes processos de salinizaÃÃo. Amostras do municÃpio de Alto Santo sÃo as Ãnicas que sÃo sÃdicas e nÃo mostram saturaÃÃo de calcita e dolomita. A condutividade elÃtrica nos municÃpios de Alto Santo, Limoeiro do Norte e Tabuleiro do Norte à mais alta no perÃodo chuvoso do que no perÃodo seco; nas amostras do municÃpio de Quixerà acontece o inverso. Este comportamento à decorrente do intenso processo de dissoluÃÃo dos calcÃrios, que deve conduzir, em algumas Ãreas, à precipitaÃÃo de carbonato de cÃlcio.

A área de estudo situada no município de Taboão da Serra, Região Metropolitana de São Paulo, possui histórico de ocorrências anômalas de chumbo na água subterrânea, frequentemente reportando concentrações acima dos valores orientadores da CETESB. Verifica-se que em muitos casos de contaminação ambiental por metais de forma geral, e principalmente o chumbo, os procedimentos realizados não são suficientes para que seja feita uma análise mais apurada da contaminação das águas subterrâneas, fazendo com que, em muitos casos a fonte da contaminação seja atribuída, erroneamente, ao material geológico. A presente dissertação teve como objetivo analisar a metodologia de investigação empregada pela empresa bem como avaliar o comportamento do chumbo na água subterrânea local quanto aos fatores geológicos e físico -químicos que produziram a sua ocorrência e presença na forma solúvel em meio aquoso. Dessa forma, para atender os objetivos acima, foram realizados estudos de caracterização hidrogeológica e hidroquímica. Os métodos hidrogeológicos foram realizados de forma a se obter dados básicos como, carga hidráulica, potenciometria, direção e velocidade da água no aquífero local. Os métodos hidroquímicos seguiram com a coleta de dados em campo como sondagem para coleta de solo, amostragem de águas subterrâneas, medidas de parâmetros físico-químicos e análises laboratoriais. Com relação aos dados dos parâmetros físico-químicos, o pH verificado para a área apresentou valores entre 5,43 a 9,7. A análise das concentrações históricas do íon chumbo no meio aquoso em relação ao diagrama de especiação, sugere que as formas mais estáveis do chumbo na faixa de pH encontrada corresponde, em porcentagem, as espécies: \'Pb POT.2+\' (20%) e \'Pb(OH) POT.+\' (20%). O restante, 60% pode ser identificado no diagrama Pb-S-C-O-H. Como a variação do pH nas campanhas de amostragem ficaram entre 6 e 9, e as condições de Eh positivas, a principal forma estável nesse contexto é o \'PbCO IND. 3\' . Entretanto, por conta do baixo carbono orgânico total COT em torno de 1%, o chumbo tende a se manter na matriz do solo ligado a fração argilosa em minerais como a caulinita, muscovita ou oxi-hidróxidos de ferro e alumínio presentes no solo segundo os resultados obtidos por Difração de Raio X. Dessa forma verifica-se que a avaliação da contaminação por chumbo pode estar relacionada com sua interação química com outros compostos no sistema aquífero. O que em termos das ações empresariais em caso ambiental sugere um levantamento mais amplo da investigação analisando a matri z do solo e as condições de solubilidade de seus principais constituintes. / The study area is located in the county of Taboão da Serra, São Paulo Metropolitan Region, has a history of anomalous occurrences of lead in groundwater, often reporting concentrations above the guideline values by CTESB. It is noted that in many cases of environmental contamination by metals, and especially lead, the procedures are not sufficient for a more accurate analysis of groundwater contamination is made, so that in many instances the source contamination is wrong attributed to the geological material. This thesis aims to analyze the research methodology employed by the company as well as evaluating the behavior of lead in local groundwater as the geological and physical- chemical factors that produced its occurrence and presence in soluble form in aqueous. Thus to meet the above objectives method of hydrogeological and hydrochemical characterization were performed. Hydrogeological methods were performed in order to obtain basic data as hydraulic load, potentiometry, direction and speed of the water at aquifer. The hydrochemical methods followed by collecting field data as probing for collecting soil, groundwater sampling, measures of physical-chemical parameters and laboratory analyses. According the data of physico-chemical parameters, pH checked for the area showed values between 5.43 to 9.7. The analysis of historical concentrations of lead ion in the aqueous in relation to the speciation diagram suggests that the most stable forms of lead in the pH range found corresponds in percentage species: \'Pb POT.2+\' (20%) and \'Pb (OH) POT.+\' (20%). The remaining 60% can be identified in the diagram Pb-S-C-O-H. As the pH variation in the sampling campaigns were between 6 and 9, and the conditions of positive Eh, the main stable in this context is \'PbCO IND.3\' . However, due to the low total organic carbon TOC around 1 %, lead tends to remain in the soil matrix bound to clay fraction minerals such as kaolinite, muscovite or oxy-hydroxides of iron and aluminum in the soil according to the results obtained by X-ray Diffraction. Thus it appears that the evaluation of lead contamination may be related to its chemical interaction with other compounds in the aquifer. In according of corporate actions in environmental cases suggests a broader survey of research analyzing the soil matrix and conditions of solubility of its main constituents.

A Amostragem de Vapores do Solo (AVS) é uma técnica introduzida recentemente usada para a detecção, de forma indireta, da contaminação das águas subterrâneas por solventes orgânicos-voláteis, incluindo entre estes, os chamados DNAPL.O rápido desenvolvimento desta técnica foi motivado pela dificuldade e elevados custos que estão envolvidos os métodos tradicionais na avaliação do impacto de um acidente com substâncias organo-sintéticas. Tais métodos implicam na perfuração de numerosos poços de monitoração associados a um programa de coleta de água e análise. Dadas as características destes produtos químicos de não apresentarem contrastes elétricos e possuírem baixa solubilidade em água, métodos geofísicos comumente usados (eletroresistividade e eletromagnéticos) não têm se mostrado eficazes. A técnica AVS envolve a extração de uma pequena quantidade de gases succionado do solo a pouca profundidade e sua análise em campo ou laboratório, identificando os compostos presentes e correlacionando as composições dos vapores e das águas subterrâneas. O principio de detecção relaciona-se com o estabelecimento de um gradiente de concentração química na zona não-saturada, resultando um fluxo difusivo ascendente do contaminante nas áreas onde as águas subterrâneas se acham poluídas. O presente trabalho desenvolve a técnica AVS inovando na forma de aprisionamento de vapores quando se sugere o uso de colunas adsorventes duplas de carvão ativado, e adapta procedimentos de laboratório com uso de cromatografia gasosa para análise de colunas e identificação dos poluentes. Esta dissertação apresenta os resultados do uso da técnica AVS desenvolvida neste estudo, quando da aplicação pioneira no Brasil, acidente ambiental ocorrido no em Porto Feliz - (SP), onde o vazamento de um tanque de solventes orgânicos causou a contaminação de expressiva porção do aquífero. O AVS permitiu avaliar com sucesso a extensão do acidente de poluição no aquífero e em subsuperfície e o formato da pluma contaminante. O mapeamento com AVS definiu três zonas com diferentes concentrações de vapores: altas, médias e baixas e mostrou que a pluma está se deslocando no sentido SE para NW atingindo, no momento, uma área de 113.000 m². A coleta de vapores do solo a diferentes profundidades possibilitou o estabelecimento das taxas de volatilização, quantificando o fluxo vertical de tetracloreto de carbono em 1,0 x 1\'0 POT.-5\' \'+ OU -\' 6,9 x 1\'0 POT.-7\'µ/m²/s e clorofórmio em 6,4 x 1\'0 POT. -5\' \'+ OU -\' 1,7 x 1\'0 POT. -5 µ/m²/s. Os resultados das amostras de água subterrânea e vapores do solo permitiram estabelecer correlações bastante expressivas de 0,9 e 0,8 para o clorofórmio e tetracloreto de carbono. Com intuito de medir o tempo de trânsito e volatilização dos compostos halogenados de interesse em meio não saturado, foram preparados experimentos envolvendo colunas de areia em laboratório. Os testes permitiram avaliar as perdas por volatilização do clorofórmio e tetracloreto de carbono numa razão de 20 e 30%, após 30 horas de experimento. Esta dissertação analisa também, de forma crítica, trabalhos publicados por outros pesquisadores, permitindo avaliar a técnica aqui proposta comparativamente a outras. estabelecer alcances e restrições do método, dando ênfase na influência do meio e dos compostos no sucesso do uso do AVS, tema ainda pouco explorado por pesquisadores desta técnica. Este estudo sugere ainda uma classificação em 6 grupos do método AVS, segundo sua configuração e forma de aprisionamento e análise dos contaminantes. / Soil-gas sampling is a recently introduced technique for the indirect detection of groundwater contamination by volatile organics, including dense non-aqueous phase Iiquids (DNAPLs), such as those involved in the Porto Feliz accident. The rapid development of this technique was prompted by the difficulties and high costs that are involved in the evaluation of the impact of an accident with synthetic organic substances using traditional methods. The traditional approach involves the drilling of many monitoring wells to be used subsequently in a groundwater sampling and laboratory analysis program. In the Porto Feliz case, the chemical compounds involved showed negligible electrical contrast and low solubility in water, making commonly used geophysical methods, such as electrical resistivity and electromagnetic induction logging, inapplicable. The soil gas sampling technique involves the extraction of a small amount of soil gas from a shallow depth with subsequent analysis in the field or laboratory, identiying the compounds present and correlating the vapor composition with the composition of the underlying groundwater. The principle behind the technique is related to the establishment of a chemical concentration gradient in the unsaturated zone which causes an upward diffusive flux of contaminants in areas where the underlying groundwater is contaminated with volatile organics. The present research developed a soil gas sampling technique which is innovative in both the manner gases are captured, through the use of a double activated carbon column apparatus, and in the laboratory procedures used to analyze the columns and identify the pollutants with gas chromatography. The dissertation presents the results of the application of the soil gas sampling technique developed in this study to the environmental accident which occured in Porto Feliz when a large solvent tank leaked and contaminated a significant portion of the underlying aquifer. It is the first application of the soil gas sampling technique in Brasil. The technique allowed the successful evaluation of the extent of aquifer contamination and the shape of the groundwater plume. Plume mapping using soil gas concentrations defined three zones with different vapor concentration levels: high, medium and low. It also showed the plume moving in a SE to NW direction, contaminating 113,000 m² at the present time. The extraction of vapors at different depths allowed the calculation of soil gas emission flux rates of 1,0 x 1\'0 POT. -5\' \'+ OU - \' a 6,9 x 1\'0 POT. -7\' and 6,4 x 1\'0 POT. -5\' \'+ OU -\'1,7 x 1\'0 POT. -5\' µg/m²/s for chloroform and carbon tetrachloride respectively. The results of groundwater and vapor sampling showed excellent correlation coefficients of 0,9 and 0,8 for chloroform and carbon tetrachloride respectively. With the idea of measuring the travel time and volatilization of halogenated organics of interest in the unsaturated zone, experiments involving sand columns were prepared in the laboratory. The tests allowed the evaluation of volatilization losses of chloroform and carbon tetrachloride on the order of 20 and 30% hours of flow. The dissertation constructively analyzes studies published by other researchers, allowing a comparative evaluation of their techniques with the technique developed in this study. A review of more than 100 published documents on the subject allowed the establishment of restrictive limits on the method, highlighting the influence of the medium and the physico-chemical properties of the chemical compounds on the success of the soil gas sampling technique. The literature review also resulted in classiffing soil gas sampling into 6 groups according to the physical method used, the manner of gas capturing and the method of analyzing the gases.

A contaminação de aqüíferos rasos e livres por fossas sépticas e negras é um problema bastante sério, principalmente em países em desenvolvimento. Nesta dissertação pretendeu-se estudar processos de remediação de aqüíferos rasos e livres utilizando-se da técnica de wetlands, que são definidos como habitats onde o nível d\'água pode estar na superfície, sobre, ou bem próximo a ela. Como exemplo destas áreas pode-se citar os pântanos, brejos e manguezais, mas há também os criados artificialmente, geralmente com fins ambientais. Através de modelagem matemática foram criados possíveis cenários da aplicação de wetlands artificiais para a atenuação de plumas contaminantes em aqüíferos rasos. A remediação dos aqüíferos apresenta, por meios desses processos estudados, baixo custo operacional. Os resultados obtidos indicam a necessidade de uma área superior 2.000 m² para a implantação de um sistema capaz de tratar 10 m³ de água por dia, considerando um tempo de residência de 10 a 15 dias. Este volume corresponde ao efluente produzido por 70 pessoas (150 L/hab/dia). O volume drenado e o tempo de permanência da água dentro do canal são inversamente proporcionais e fortemente controlados pela condutividade hidráulica do terreno, que é um fator limitante para a construção de uma wetland para tratar água subterrânea. O tempo de trânsito sofre, ainda, forte influência de recarga. Em simulações com recarga de 250 mm/ano os tempos foram menores que os obtidos nas simulações sem recarga. As dimensões da pluma a ser capturada podem ser controlada com a construção de barreiras impermeáveis, tanto horizontais quanto verticais, como por exemplo, um cone para aumentar a abertura permeável para a captura da água subterrânea e a inserção de barreiras verticais logo abaixo dessa abertura. Porém as barreiras verticais deverão ser bastante profundas, pois barreiras de até 4 m além do fundo do canal, aumentariam, no máximo, em até 1 m a profundidade de captura dos tubos de fluxo da água subterrânea. Além dos modelos matemáticos, foram estudados dois sistemas integrados de \'wetlands\' - de fluxo superficial com plantas flutuantes (aguapés) seguidos de solos filtrantes com arroz irrigado - construídos para o tratamento de água superficial. No primeiro sistema, localizados em São Paulo (PET-EG), a eficiência para demanda bioquímica e química de oxigênio (DBO e DQO) foi de 55% e 72%, respectivamente. Já os compostos nitrogenados, com exceção do nitrato, apresentaram valores erráticos, sem nenhum valor conclusivo de eficiência. O nitrato apresentou concentrações sempre inferiores ao limite de detecção. No segundo sistema, localizado na SABESP de Carapicuíba, a eficiência para DBO e DQO foi de 83% a 86%. Para os compostos nitrogenados a eficiência foi de 83 a 93,6% para N-total, 80 a 87% para amônio e amônia, e de até 89% para nitrato, para as concentrações de entrada comuns para o Rio Cotia, em torno de 5 m/L \'\'NO IND. 3\' POT. -\'. Um experimento de injeção de uma solução de nitrato a 20 mg/L \'\'NO IND. 3\' POT. -\' retornou valores de eficiência para este nutriente em torno de 77%. A eficiência desse sistema foi boa também para cor (83 a 94%), turbidez (80 a 95,6%), fósforo total (92 a 97%) e agentes tensoativos (83%). Os alcances sociais deste trabalho são diretos, principalmente no atendimento de áreas de alta densidade de ocupação, como favelas, onde é comum a geração de plumas contaminantes que deságuam em córregos e pequenas drenagens, contaminando-os; e como alternativa no tratamento prévio da água para pequenos municípios. / The main goal of this research was to study the remediation of unconfined and shallow aquifers through the wetland technique. The wetlands are defined as the habitats where the water level can be either above, beneath or at the surface ground. As example of these areas, one can mention swamp and marsh, which are natural. However there are also the manmade ones, which are generally constructed for environmental purposes. Possible scenarios of artificial wetland application for the attenuation of contaminant plumes in shallow aquifers were created by means of numerical modeling, using the code Visual Modflow. The results indicated the need of an area larger than 2000 m² for the implementation of a system capable of treating 10 m³/day of water, considering the residence time of 10 to 15 days. This volume corresponds to the effluent produced by 70 people/day. lt was also demonstrated that the drained volume is in the inverse ratio to the residence time of the water within the channel and both are strongly controlled by the hydraulic conductivity of the aquifer. This is a limiting factor for the construction of a wetland to groundwater treatment purposes. The transit time is also influenced by the recharge. ln simulations of 250 mm/y of recharge the times were smaller than that obtained in simulations with no recharge. The dimension of the captured plume can be enhanced by the construction of impermeable barriers, either horizontal or vertical, such as a funnel to increase the aperture for the capture of the groundwater plume and the insertion of vertical barriers immediately bellow the aperture. However the vertical barriers must be quite deep, since barriers of at least 4 m further from the channel bottom would increase the depth of the groundwater flux tube capture only up to 1 m. Besides the mathematical modeling, two integrated systems of wetlands were studied. These facilities consist of superficial flux with floating plants (Eichhornia crassipes) channel followed by filtering soils with irrigated rice units, which were constructed for surface water treatment. ln the first system, located in São Paulo (Parque Ecológico do Tietê), the efficiency for the oxygen biochemical and chemical demands was of 55% and 72%, respectively. The nitrogen compounds, in turn, except for the nitrate, presented random values and non-conclusive efficiency results. The nitrate always presented concentrations smaller than the equipment detection limit. ln the second system, located at SABESP in Carapicuiba, the efficiency for oxygen biochemical and chemical demands was 83% and 86%. For the nitrogen compounds the efficiency was of 83% and 94% for total-N, 80% and 87% for ammonium and ammonia, and up to 89% for nitrate; for the common input concentrations of Cotia river, around 5 m/L \'\'NO IND. 3\' POT.-\'. An experiment of nitrate solution injection at 20 mg/L \'\'NO IND.3\' POT. - \' produced efficiency values around 77% for this nutrient. The efficiency for this system was also satisfactory for color (83 to 94%), turbidity (80 to 96%), total phosphorous (92 to 97%) and tensoactive agents (83%). The social outcomes of this research are direct, mainly for: (1) the assistance of densely occupied areas, such as slams, where the generation of contaminant plumes, which are drained to small drainages, is common; and (2) as an alternative for the water treatment for small communities.

Esta pesquisa tem por finalidade cumprir o requisito final no Programa de Doutorado na área de Concentração em Recursos Minerais e Hidrogeologia do Instituto de Geociências/USP. Foi desenvolvida na Região Metropolitana de Fortaleza - RMF, Estado do Ceará, tendo por objetivo traçar diretrizes para otimizar o manejo integrado dos recursos hídricos superficial e subterrâneo, apresentando fundamentos hidrogeológicos integrados ao uso e ocupação do meio físico. A região em estudo apresenta todos os problemas básicos encontrados nas grandes áreas urbanas, particularmente do mau uso de suas águas subterrâneas e degradação qualitativa dos recursos hídricos em geral, consequência da ocupação desordenada do meio físico e da falta de conscientização da população e órgãos de planejamento. A metodologia de trabalho constou da pesquisa bibliográfica, cadastro de pontos d\'água, fontes potenciais de poluição dos recursos hídricos e das análises físico-químicas e bacteriológicas, elaboração das bases temáticas, etapas de campo e tratamento dos dados. Ao final, trabalhou-se com um Arquivo e/ou Banco de Dados de 4.465 poços tubulares, 425 açudes, 309 lagoas, 1.478 análises físico-químicas e 1.073 bacteriológicas, 178 postos de serviço (combustível) e 97 indústrias de efluentes líquidos tóxicos. Existem nove (9) bacias hidrográficas na RMF: São Gonçalo, Cauípe, Juá, Ceará, Maranguape, Cocó, Pacoti, Catu e Caponga Funda, caracterizads pela existência de rios intermitentes, mas que são utilizados para a formação de lagos artificiais, responsáveis por aproximadamente 65% do abastecimento d\'água da RMF. Os açudes Pacoti-Riachão-Gavião (511 \'hm POT.3\'). Pacajus (148 \'hm POT.3\') e Acarape do Meio (34 \'hm POT.3\') representam os principais reservatórios de água superficial para absatecimento da RMF. Existem perdas d\'água de 45% entre os volumes distribuídos (12.864.590 \'m POT.3\'/mês) e medidos (6.587.649 \'m POT.3\'/mês), demonstrando que é preciso a implementação urgente de uma política de planejamento operacional. Na área foram definidos quatro (4) sistemas aqüíferos. Dunas/Paleodunas Quaternárias, Aluviões Recentes, Sedimentos Terciários Barreias e Rochas do Embasamento Precambriano, com o primeiro apresentando a melhor vocação aqüífera. O Sistema Dunas/Paleodunas é um aqüífero livre com espessura média saturada de 6,0 metros, nível estático predominantemente inferior a 4,0 metros, vazão média de 6,0 \'m POT. 3\'/h, porosidade efetiva estimada em 15%, condutividade hidráulica de 0,73 a 2,5 x \'10 POT. -4\'m/s e transmissividade de 2,4 a 7,0 \'m POT.2\'/h. Suas águas são, no geral, captadas por poços tubulares rasos com profundidade entre 10 e 15 metros. As aluviões não são exploradas em função do elevado grau de poluição a que estão submetidas. O Barreiras é um aqúífero livre, localmente semi-confinado por níveis silto-argilosos, com espessura média saturada de 15 metros, nível estático médio de 8,6 metros, sendo explotado por poços tubulares com profundidades entre 30 e 50 metros, que cedem vazão média de 2,8 \'m POT.3\'/h. O Cristalino possui pequena vocação hidrogeológica, apresentando-se heterogêneo e anisotrópico, permitindo recarga, armazenamento e fluxo hídrico subterrâneo nas zonas com fraturas abertas, interconectadas e com zonas de recarga. O nível estático médio é de 6,0 metros e os poços contexto possuem profundidades entre 30 e 80 metros, com vazão predominantemente abaixo de 2,0 \'m POT.3\'/h. Existem 56,8 milhões de \'m POT.3 \'/ ano para as reservas renováveis, distribuídos entre as Dunas/Paleodunas e Barreiras, com 41,5 e 15,3 milhões de \'m POT.3\'/ ano respectivamente. As reservas permanentes correspondem a 638,3 milhões de \'m POT.3\' calculadas para Dunas/Paleodunas (177,3 milhões de \'m POT.3\') e Barreiras (461 milhões de \'m POT.3\') Os recursos explotáveis foram calculados sob a forma de disponibilidade potencial (Sistemas Dunas/Paleodunas e Barreiras) que apresentou um valor mínimo de 200 milhões de \'m POT.3\'/ano) e efetiva (Sistemas Dunas/Paleodunas, Barreiras e Cristalino) que corresponde a 23,6 milhões de \'m POT.3\'/ano, ou seja, somente 3,7% das reservas permanentes. No geral as águas subterrâneas são cloretadas sódicas, com boa qualidade físico-química, mas possuíndo problemas quanto a qualidade bacteriológica em função de coliformes fecais, com a presença predominante da bactéria Eschirichia coli. As águas superficiais estão poluídas bacteriologicamente, resultado da disposição direta de efluentes domésticos e/ou industriais que transformam os cursos d\'água em verdadeiros esgotos a céu aberto. As fontes potenciais e/ou efetivas de poluição das águas subterrâneas são: intrusão salina, sistema de esgotamento sanitário, águas superficiais poluídas, postos de serviço, resíduos sólidos (domésticos e industriais), cemitérios e a construção de poços tubulares sem critérios técnicos. Foram definidos quatro (4) níveis de vulnerabilidade natural na área: Extrema (Dunas/Paleodunas e Aluviões), Alta (Cristalino com fraturas abertas), Alta a Moderada (Barreiras) e Baixa a Muito Baixa (Cristalino com fraturas fechadas e/ou sem fraturas) As águas subterrâneas constituem um recurso estratégico, particularmente nos períodos de estiagem, responsável pelo abastecimento de aproximadamente 35% da população da RMF. / The present thesis meets the final requirement of the Doctorate Program in the Mineral Resources and Hydrogeology concentration area of the Geosciences Institute of the University of São Paulo, Brazil. The study has been developed in the Metropolitan Region of Fortaleza (MRF), in the State of Ceará, with the goal of stablishing standards for the optimization of the integrated management of water resources, both surface and underground, introducing hydrogeologic fundamentals based on use and occupation of the physical environment. The target area presents all common problems found in large urban regions, specially the bad use of ground water and quality degradation of water resources in general, due to inadequate occupation of the urban space and lack of educated conscience of both population and planning agencies. The study methodology consisted of bibliographic research, inventory of water points and contamination potential sources, physical-chemical and bacteriological analysis, elaboration of thematic bases, field work and data treatment. The resulting data bank contains information of 4,465 tubular wells, 426 surface reservoirs (dams), 309 lakes, 1,478 physical-chemical analyses, 1,073 bacteriological analyses, 178 gas stations, and 97 contaminating industries. In the MRF are found nine hydrographic basins: São Gonçalo, Cauipe, Juá, Ceará, Maranguape, Cocó, Pacoti, Catu, and Caponga Funda, all characterized by intermitent rivers which have been dammed to form artificial lakes (reservoirs), responsible for about 65% of the RMF water supply. The reservoir systems of Pacoti-Riachão-Gavião (511 hm3), Pacajus (148 hm3) and Acarape do Meio (34 hm3) are the main sources of water supply for the RMF. Total losses reach 45% of delivered (12,864,590 m3/month) and measured (6,587,649 m3/month) volumes, demonstrating the urgent need of improvements in the distribution system by the local water company. Three aquifer systems were defined: Quaternary Dunes and Paleodunes, Recent Alluvial, Barreiras Tertiary Sediments, and Precambrian Basement Rocks, the first beeing the most important in terms of potential. The Dunes and Paleodunes System is a free aquifer with average saturated thickness of 6 m, static level usually under 4 m, average yeld of 6 m3/h, effective porosity estimated as 15%, hydraulic conductivity between 0,73 and 2,5 x \'10 POT.-4\' m/s and transmissibility between 2,4 and 7,0 m2/h. Its waters are generally obtained through shallow tubular wells, 10 to 15 m deep. The Alluvial Systems are usually not exploited due to their high degree of contamination. The Barreiras is a free aquifer, locally semi-confined by clay-silty strata, with average saturated thickness of 15 m, mean static level of 8,6 m, exploited through tubular wells 30 to 50 m deep, which average yeld of 2.8 m3/h. The Precambrian (Crystalline) System shows a very low hydrogeologic potential. It is heterogeneous and anisotropic, allowing recharge, storage and flow in zones with interconnected open fractures, with recharge zones. The mean static level is of 6 m and wells are 30 to 80 m deep, yelding usually bellow 2 m3/h. There are 56,800,000 m3 in renewable reserves, distributed between the Dunes/Paleodunes (41,500,000 m3) and the Barreiras (15,300,000 m3) systems. Permanent reserves reach 638,300,000 m3 distributed between Dunes/Paleodunes (117,300,000 m3) and Barreiras (461,000,000 m3). The exploitable resources were calculated as potential disponibility (Dunes/Paleodunes and Barreiras), reaching a minimum value of 200,000,000 m3/year, and effective disponibility (Dunes/Paleodunes, Barreiras and Precambrian), reaching 23,600,000 m3/year, or only 3.7% of the permanent reserves. In general, ground waters are sodium chloride rich, with good physical-chemical quality, but with poor bacteriological quality due to high contents of fecal coliforms, mainly Eschirichia coli. The biological contamination of ground waters is the result of direct disposition of domestic and industrial efluents, which make rivers and creeks true open sewage channels. Potential or effective sources of ground water contamination are: marine intrusion, lack or failure of sanitary systems, contaminated surface waters, gas stations, solid residues (domestic and industrial), cemiteries, and lack of technical criteria in the construction of tubular wells. Four levels of natural vulnerability were defined for the MRF area: extreme (Dunes/Paleodunes), high (Precambrian with open fractures), high to moderate (Barreiras), and low to very low (unfractured of closed fractured Precambrian). Ground water is a strategic resource, specially in the drought periods, and is the source of supply for approximately 35% of the total MRF population.

O lodo gerado como resíduo do tratamento de esgoto constitui uma fonte potencial de poluição, devido às altas concentrações de elemento nocivos à saúde. O presente estudo se desenvolveu nas dependências da Estação de Tratamento de Esgoto de Barueri, São Paulo, no terreno onde corpos de lodo permanecem depositados em contato direto com o solo. A disposição do lodo ao ar livre favorece a lixiviação e potencializa a contaminação das águas subterrâneas, objeto desta pesquisa. A avaliação da qualidade e das características da água subterrânea no local afetado foi realizada através da caracterização hidrogeológica local, do monitoramento mensal de parâmetros físico-químicos (Eh, pH, condutividade elétrica, temperatura), análise química de amostras coletadas incluindo os íons metálicos \'Cu POT. 2+\', \'Pb POT. 2+\', \'Zn POT. 2+\', \'Fe POT. total\', \'Cr POT. total\', \'Mn POT. 2+\', \'Ni POT. 2+\', \'Ba POT. 2+\', \'Al POT. 3+\', \'Sr POT. 2+\', \'Ag POT. +\', \'Cd POT. 2+\' e do monitoramento do nível d\'água. A velocidade de fluxo da água subterrânea varia entre os valores de 0,4 e 6,3 m/ano. Na maioria dos resultados, as análises químicas apresentaram teores para os metais estudados abaixo dos limites de potabilidade implicando na ausência de contaminação. Concentrações mais elevadas são encontradas somente para os metais Fe, Mn e Al. No entanto, tratando-se de elementos formadores de rochas, sua origem provavelmente não está relacionada à presença do lodo. Assunção (1996) mostrou que os metais são removidos do corpo do lodo por lixiviação através do aumento de sua concentração na porção inferior dos depósitos. Os baixos teores destes metais presentes nas águas subterrâneas são conseqüência da sua retenção no solo. Além disso, na zona saturada, as condições de Eh e pH mostram-se favoráveis à imobilização dos elementos Ag, Cr, Cu, Pb, Zn (parcialmente), Al, Ba e Sr. Dados disponíveis na literatura sobre a zona não saturada também mostram-se ) compatíveis com esta proposição. / Uncontrolled disposal of sludge from wastewater treatment plants might be an important source of contamination to soil and groundwater due to its high concentrations of contaminants of environmental concern. The aim of the present study is to determine potential impacts to a shallow water table caused by sludge disposal at the Wastewater Treatment Plant of Barueri (ETE - Barueri), in São Paulo State, Brazil. ln a previous study on this site, Assunção (1996) showed that heavy metals leach from the sludge and concentrate on lower portions of the deposits. The hydrogeology and hydrogeochemistry of the aquifer was studied through nine monitoring wells. These wells were used to determine hydrogeologic parameters and to collect groundwater samples monthly during a 10 month period. The hydrogeochemical parameters analyzed were Eh, pH, condutivity, temperature and the metals \'Cu POT. 2+\', \'Pb POT. 2+\', \'Zn POT. 2+\', \'Fe POT. total\', \'Cr POT. total\', \'Mn POT. 2+\', \'Ni POT. 2+\', \'Ba POT. 2+\', \'Al POT. 3+\', \'Sr POT. 2+\', \'Ag POT. +\', \'Cd POT. 2+\'. The ETE - Barueri is a recharge area where groundwater flows radially from the area towards Rio Tietê to the North, Rio to the West and small drainages to the East and South. The average linear velocity of groundwater varies from 0,4 to 6,3 m/year. Groundwater samples indicated concentrations below drinking standards (Portaria 36, Ministério da Saúde) for most analyzed metals, except Fe, Mn e Al. These three metals are typical rock forming elements and are not related to the sludge. Eh and pH conditions in the saturated zone favor immobilization of the metals Ag, Cr, Cu, Pb, Zn (partially) Al, Ba and Sr. Literature information about saturated zone supports these findings. Although the heavy metal contents high within the sludge, concentration in groundwater did not characterize groundwater contamination.

A pesquisa que subsidiou o presente trabalho objetivou caracterizar as condições de uso e preservação das águas subterrâneas no município de Belo Horizonte, a partir do cotejo entre a vulnerabilidade dos aqüíferos locais e a presença de cargas potencialmente contaminantes para essas águas. Esse estudo, revelou uma vulnerabilidade à contaminação média a alta para a maior parte das águas subterrâneas no município de Belo Horizonte, ocorrendo extrema vulnerabilidade em vários locais de sua área mais central. Entre as cargas contaminantes, assumem maior importância os postos distribuidores de combustíveis veiculares, não somente pelo grande número de postos existentes (444), mas também pela elevada percentagem de contaminação constatada nos postos já investigados (65%) e, finalmente, pela toxidade do produto contaminante, reconhecidamente cancerígeno. As indústrias, embora em grande número - 1076 potencialmente poluentes - apresentam menor influência como fonte poluidora em função do reduzido número de acidentes constatados (apenas 2), e da menor toxidade dos seus efluentes poluidores, já que predomina a contaminação orgânica na maior parte dessas indústrias. Os depósitos de resíduos sólidos são restritos ao aterro sanitário, ocupando uma área de 1,43 Km², porém situada nas cabeceiras de um dos contribuintes da Lagoa da Pampulha, que recebe todo o chorume desse aterro \"in natura\" com elevados índices de contaminação bacteriológica e de metais pesados e tóxicos, já que o aterro sanitário recebe indiscriminadamente os resíduos de origem doméstica, hospitalar e industrial. Os cemitérios constituem também importante fonte de contaminação, embora restritos a seis (6) áreas isoladas, que em conjunto perfazem menos que 1 Km². O cemitério mais contaminado - Cemitério da Paz, contribui com elevados índices de metais pesados para as águas subterrâneas, além de variada contaminação bacteriológica. Os hospitais não revelaram na presente pesquisa qualquer indício de contaminação para as águas subterrâneas. Finalmente, as áreas não atendidas por rede de esgotos contribuem com uma considerável contaminação orgânica para as águas subterrâneas, todavia, essas áreas correspondem apenas a 1% da extensão desse município. Em função do confronto entre a vulnerabilidade dos aqüíferos locais e as cargas contaminantes, pode-se considerar dominante nesse município o risco de pequenas a médias proporções para a contaminação de suas águas subterrâneas. / The objective of the investigation which led to this work, was to characterize the conditions of the usage and preservation of the ground water in the city of Belo Horizonte, based on the comparison between the vulnerability of the local aquifers to harmful substances, and potentially contaminating discharges. This study revealed a vulnerability of medium to high in the majority of the groundwater in the city of Belo Horizonte, the center portion being extremely vulnerable. Among the sources of contaminating discharges, the most important are those containing gasoline distributors, due not only to the high number of these stations (444), but to the high number of contaminating substances detected in all stations which were investigated, some of which are known to be cancer causing. Although there are a large number of industries (1076 potential polluters), they have only a small amount of recorded accidents (2), and the absence of many toxic materials in their pollution, although they are leaders in organic pollution. The deposits of solid residues are restricted to a sanitary dump, occupying an area of 1,43 km2, unfortunately situated at the base of one of contributories of the Pampulha Lake, which receives all the leachate of this dump in their natural state, which have high number of contaminating bacteria, heavy metals, and toxics. This is due to the fact that the sanitary dump unwillingly receives residues of domestic, industrial and hospital origin. The cemeteries are also important contributors to the contamination, although they are limited to only six isolated areas if the city, which together make up less than 1 km2. The most contaminating cemetery, Cemitério da Paz, contributes high number of heavy metals to the groundwater, not to mention various contaminating various contaminating bacteria. The hospitals did not reveal in this investigation any form of contaminations to the groundwater. Finally, the areas not supplied with a sewage system contribute a considerable amount of organic contamination to the groundwater, although these areas only correspond to 1% of the limits of the city. In light of the existing conflict between the vulnerability of local aquifers and contaminating discharges areas, we can conclude that in this city there is a low to medium risk of contamination of the groundwater.

A região litorânea sul do Peru e norte do Chile, convivem com um problema permanente de escassez de água por seu clima desértico. Esta carência hídrica limita o desenvolvimento sócio-econômico destas regiões, as quais são abastecidas por águas das bacias da região do Altiplano localizado na Cordilheira dos Andes. Historicamente, o município de Tacna - Peru é abastecido pelo rio Uchusuma do Altiplano com vazão 0,7 \'m POT.3\'/s. Porém, o desvio destas águas para o litoral Pacífico, tem provocado o ressecamento de algumas áreas úmidas, e levantado conflitos regionais de dimensões sociais, ambientais e políticas. Esta problemática, por outro lado, está relacionada à falta de conhecimento das potencialidades de recursos hídricos superficiais e subterrâneos existentes nas formações geológicas do Altiplano, especificamente na área estudada, sub-bacia do rio Uchusuma. Na região observam-se extensos planaltos desenvolvidos sobre estruturas dobradas e subhorizontais que contrastam com a topografia abrupta da cadeia vulcânica. Estratigraficamente aflora uma seqüência vulcano-sedimentar do Terciário Superior ao Quaternário. As características hidrogeológicas dessas áreas foram avaliadas utilizando-se imagem de satélite Landsat, métodos geofísicos, registros estratigráficos de poços profundos e testes hidrodinâmicos. A seqüência sedimentar definida é composta por três unidades faciológicas: (i) em profundidade, encontra-se o aqüífero semi-confinado Maure, no Peru, ou Mauri na Bolívia, constituída por sedimentos lacustrinos-fluviais intercalados por camadas vulcano sedimentares, com resistividades entre 42 ohm.m a 120 ohm.m; (ii) sobrepõem-se à formação anterior uma unidade de ignimbritos impermeáveis, denominados Formação Sencca, Pérez ou Oxaya no Peru, Bolívia e Chile, respectivamente, mostrando resistividades entre 110 ohm.m a 263 ohm.m; e (iii) sobre esta unidade temos o aqüífero livre da Formação Capillune composta por sedimentos lacustrino - fluvioglaciais, denominados na Bolívia de Formação Charaña, intercalados por camadas vulcano-sedimentares e aluviais recentes. Possuem resistividades entre 62 ohm.m a 95 ohm.m. Os parâmetros hidrodinâmicos dos aqüíferos Maure e Capillune são: transmissividade 1959,5 \'m POT.2\'/dia, 189,9 \'m POT.2\'/dia, capacidades específicas de 13,8 \'m POT.3\'/h.m e 4,8 \'m POT.3\'/h.m respectivamente. As reservas reguladoras estimadas atingem 20,6 x 10\'m POT.6\'\'m POT.3\'/ano e as reservas permanentes de 932,3 x 10\'POT.6\'\'m POT.3\' e uma vazão de oferta equivalente a 1,8 \'m POT.3\'/s. A composição química das águas dos aqüíferos Maure e Capillune as classificam como bicarbonatadas cálcica e sulfatadas cálcicas, respectivamente. Na zona de Charãna, Bolívia, foi identificada a presença de arsênio em quantidades entre 0,034 mg/L a 0,231 mg/L que ultrapassam 0,01 mg/L, limite permissível para o consumo humano. Os resultados tem permitido desenvolver o modelo conceitual do comportamento. / The coastal regions of Peru and northern Chile constantly have to deal with a problem of water scarcity because of the arid climate. This water scarcity limits the socio-economic development of these regions which receive water from the Altiplano located in the Andes Ridge. Historically, the Tacna district in Peru is supplied by the Uchusuma River from the Altiplano with a runoff of 0.7 m3/s. Yet, the deviation of these waters to the Pacific coast has resulted in the drying of humid areas and in regional conflicts of social, environmental and political dimensions. On the other hand, this problem is related to the lack of knowledge regarding the surface and underground water resources potential in the Altiplano geological formations, specifically in the surveyed area, that is, the Uchusuma River sub-basin. There are extensive plateaus in the region that developed over folded structures and sub horizons which contrast with the abrupt topography of the volcanic ridge. A volcano-sedimentary sequence arises stratigraphically from the Superior Tertiary to the Quaternary. The hydrogeologic characteristics of these areas were evaluated through Landsat satellite imagery, geophysical methods, stratigraphic registries of deep wells and hydrodynamic tests. The defined sedimentary sequence is composed of three facies: (i) the deep semi-confined aquifer Maure in Peru or Mauri in Bolivia is composed of sediments of the lacustrine type - fluvial intercalated with volcano-sedimentary horizons with resistivity ranging from 42 ohm.m to 120 ohm.m; (ii) above the previous layer is a confining layer of fractured ignimbrites called Sencca Formation in Peru, Pérez Formation in Bolivia or Oxaya Formation in Chile with resistivity ranging from 110 ohm.m to 263 ohm.m, and (iii) above this layer is the unconfined aquifer of the Capillune Formation, composed of lacustrine-fluvioglacial deposits, intercalated by recent volcano-sedimentary and alluvial horizons called Charaña Formation in Bolivia with resistivity ranging from 62 ohm.m to 95 ohm.m. The hydrogeologic parameters of the aquifers Maure and Capillune are: transmissivity 1959.5 m2/day and 189.9 m2/day, and specific capacity of 13.8 m3/h.m and 4.8 m3/h.m respectively. The estimated regulating reserves reach 20.6x\'10 POT. 6\'m3/year and the permanent reserves are of 932.3x\'10 POT. 6\'m3 and a supply flow equivalent to 1.8m3/s. The chemical composition of waters the aquifer of Maure is classified as calcium bicarbonated and the aquifer of Capillune is classified as calcium sulfated. In the Charãna - Bolivia zone, arsenic was found in a concentration range of 0.034mg/L to 0.231mg/L that exceeds the human consumption limit of 0.01mg/L. The results have allowed to develop the conceptual model of the behavior of the aquifers places and supply the necessary information the groundwater management.